Nghiên cứu đánh giá biến đổi hàm lượng 2,4 d trong quá trình xử lý bằng vật liệu nano titan oxit phủ trên hạt silicagen

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

NGÔ THỊ THU HƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI HÀM LƢỢNG 2,4D TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU NANO
TITAN OXIT PHỦ TRÊN HẠT SILICAGEN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - Năm 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

NGÔ THỊ THU HƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI HÀM LƢỢNG 2,4D TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU NANO
TITAN OXIT PHỦ TRÊN HẠT SILICAGEN

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã ngành: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn 1:TS. NGUYỄN THỊ KIM DUNG
Ngƣời hƣớng dẫn 2: PGS.TS. NGUYỄN THỊ HUỆ

Hà Nội - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu đánh giá biến đổi
hàm lượng 2,4-D trong quá trình xử lý bằng vật liệu nano titan oxit phủ trên hạt
silicagen” là do tôi thực hiện với sự hƣớng dẫn của TS.Nguyễn Thị Kim Dung và
PGS.TS Nguyễn Thị Huệ. Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân,
tổ chức nào. Các kết quả thực nghiệm, số liệu, nguồn thông tin trong luận văn là do
tôi tiến hành, trích dẫn, tính toán và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày
trong luận văn này.

Hà Nội, ngày 05 tháng 9 năm 2018
Học Viên

Ngô Thị Thu Hương


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Huệ và
TS.Nguyễn Thị Kim Dung đã trực tiếp hƣớng dẫn tôi thực hiện luận văn, ngƣời
luôn quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp.
Tôi chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng Phân tích Chất lƣợng Môi
trƣờng-Viện Công nghệ môi trƣờng đã tạo điều kiện tốt nhất về điều kiện, thiết bị
thí nghiệm trong quá trình tôi làm thực nghiệm cũng nhƣ có những gợi ý chuyên
môn giúp tôi có đƣợc kết quả khoa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo khoa Hóa Học, trƣờng Đại học

Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội đã trang bị cho tôi những kiến thức
chuyên môn bổ ích trong thời gian thực hiện khóa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn trung tâm đào tạo Sau đại học, trƣờng Đại học
Khoa Học Tự Nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học
tập.nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 9 năm
2018
HỌC VIÊN

Ngô Thị Thu Hương


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................1
CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN....................................................................................3
1.1 Hiện trạng sử dụng hóa chất diệt cỏ trên thế giới và Việt Nam...........................3
1.2.Tổng quan về 2,4-D.............................................................................................4
1.2.1. Tính chất lý, hóa học của 2,4-D.................................................................4
1.2.2. Cơ chế gây độc của 2,4-D..........................................................................5
1.3. Các kỹ thuật lấy mẫu, bảo quản, xử lý và phân tích mẫu xác định 2,4-D trong
mẫu nƣớc..................................................................................................................6
1.3.1. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu....................................................6
1.3.2. Các kỹ thuật xử lý mẫu..............................................................................6
1.3.3.Phƣơng pháp phân tích 2,4-D................................................................... 10
1.4. Phân hủy 2,4 - D trong môi trƣờng bằng xúc tác quang hóa............................14
1.5.Vật liệu TiO2 và ứng dụng................................................................................. 15
1.5.1. Cấu trúc tinh thể của TiO2........................................................................ 15
1.5.2.Cơ chế xúc tác quang hóa của TiO2........................................................... 17

1.5.3. Tính quang xúc tác của vật liệu nano TiO2 tinh khiết và TiO2 pha tạp N . 19

1.5.4. Ứng dụng nano TiO2 và nano TiO2 pha tạp Nitơ để xử lý 2,4-D trong môi
trƣờng nƣớc............................................................................................................ 20
1.6. Silicagel (SiO2) - một số tính chất của silicagel................................................ 21
CHƢƠNG 2 - THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu................................................... 22
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 22
2.1.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 22
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................. 22


2.2.1. Kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao[7]..................................................... 22
2.2.2. Phƣơng pháp xử lý số liệu....................................................................... 23
2.2.3. Phƣơng pháp xử lý mẫu........................................................................... 25
2.2.4. Khảo sát quả trình làm sạch mẫu.............................................................. 25
2.2.5. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp phân tích..............................25
2.2.6. Tính toán kết quả phân tích...................................................................... 25
2.3. Phƣơng pháp chuẩn bị vật liệu nano TiO2 phủ trên SiO2................................. 26
2.3.1 .Quy trình chế tạo vật liệu nano TiO2/SiO2 và N- TiO2/SiO2....................26
2.3.2 Hệ thử nghiệm xúc tác quang hóa............................................................. 28
2.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu xác định khả năng phân hủy 2,4-D của vật liệu
nano TiO2/SiO2 trong mẫu nƣớc tự tạo................................................................... 29
2.4. Các hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm.................................................... 29
2.4.1. Hóa chất................................................................................................... 29
2.4.2. Thiết bị nghiên cứu.................................................................................. 30
2.4.3. Dụng cụ thí nghiệm.................................................................................. 31
2.4.4. Pha chế dung dịch chuẩn.......................................................................... 31
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 33
3.1. Tối ƣu hóa các điều kiện chạy sắc kí lỏng hiệu năng cao.................................33

3.1.1. Xác định bƣớc sóng phát hiện chất phân tích với detector UV................33
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thể tích mẫu bơm vào cột.................................. 33
3.1.3. Khảo sát tỷ lệ của thành phần pha động................................................... 35
3.1.4. Khảo sát ảnh hƣởng pH của pha động..................................................... 38
3.1.5. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ dòng....................................................... 40
3.2. Đánh giá phƣơng pháp phân tích...................................................................... 43


3.2.1. Độ lặp lại của thiết bị............................................................................... 43
3.2.2. Xây dựng đƣờng chuẩn............................................................................ 44
3.2.3.Giới hạn phát hiện(IDL) và giới hạn định lƣợng(IQL) của thiết bị...........46
3.2.4. Độ chính xác của thiết bị phân tích.......................................................... 47
3.3.Khảo sát phƣơng pháp xử lý mẫu...................................................................... 49
3.3.1. Khảo sát dung môi chiết........................................................................... 49
3.3.2.Tối ƣu hóa quá trình làm sạch mẫu........................................................... 50
3.4. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp...................................................... 55
3.4.1. Đánh giá độ chọn lọc................................................................................ 55
3.4.2. Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp................................................. 56
3.4.3. Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lƣợng (MQL) của phƣơng
pháp phân tích......................................................................................................... 60
3.5. Áp dụng quy trình phân tích vào phân tích các mẫu thực tế.............................61
3.5.1. Quá trình thu mẫu, bảo quản mẫu............................................................ 61
3.5.2. Kết quả phân tích mẫu thực...................................................................... 63
3.6. Đánh giá khả năng xử lý 2,4-D của vật liệu trên hệ thử nghiệm.......................63
3.6.1.Thử nghiệm hệ quang xúc tác sử dụng đèn UV......................................... 63
3.6.2.Thử nghiệm hệ quang xúc tác sử dụng đèn huỳnh quang..........................64
3.6.3. Thí nghiệm hệ quang xúc tác sử dụng ánh sáng mặt trời..........................66
KẾT LUẬN............................................................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 69
PHỤ LỤC................................................................................................................ 71

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1 Một số thông tin về 2,4-D.......................................................................... 4
Bảng 1. 2 Một số thông tin về tinh thể TiO2 dạng anatase và rutile.........................16
Bảng 3. 1 Ảnh hƣởng của thể tích bơm mẫu đến thời gian lƣu và hệ số đối xứng
peak......................................................................................................................... 34
Bảng 3. 2 Ảnh hƣởng t lê pha động tới độ phân cực, thời gian lƣu,hệ số đối xứng peak .. 37

Bảng 3. 3 Ảnh hƣởng của pH tới thời gian lƣu và hệ số đối xứng peak..................39
Bảng 3. 4 Ảnh hƣởng của tốc độ dòng đến thời gian lƣu và hệ số đối xứng peak. .41
Bảng 3. 5 Tóm tắt chƣơng trình sắc kí.................................................................... 42
Bảng 3. 6 Độ lặp lại thời gian lƣu và diện tích peak của các chất...........................43
Bảng 3. 7 Nồng độ và diện tích peak của 2,4-D....................................................... 45
Bảng 3. 8 Kết quả đánh giá giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của thiết bị.46
Bảng 3. 9 Độ đúng của các phép đo ở các nồng độ khác nhau.................................48
Bảng 3. 10 Hiệu suất thu hồi của các hệ dung môi chiết.......................................... 49
Bảng 3. 11 Ảnh hƣởng của t lệ dung môi rửa giải MeOH/Acetone và MeOH/H2O đến

hiệu suất rửa giải...................................................................................................... 51
Bảng 3. 12 Khảo sát độ lặp lại của quá trình rửa giải 2,4-D qua cột........................53
Bảng 3. 13 Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi đối với phƣơng pháp phân tích 2,4-D
................................................................................................................................. 57
Bảng 3. 14 Hàm lƣợng 2,4-D thu đƣợc sau khi thêm chuẩn của 3 kỹ thuật viên....58
Bảng 3. 15 Các dữ kiện thống kê đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp phân tích tiến hành

bởi 3 KTV khác nhau............................................................................................... 58
Bảng 3. 16 Các dữ kiện đánh giá độ tái lặp của phƣơng pháp phân tích.................59
Bảng 3. 17 Tính toán MDL và LOQ của phƣơng pháp phân tích 2,4-D..................60

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 2,4-Dichlorophenoxyacetic........................................................................ 5
Hình 1. 2 Cấu trúc đa diện phối trí của TiO2 và dạng brookite................................ 16
Hình 1. 3 Tinh thể anatase trong tự nhiên và cấu trúc tinh thể.................................16
Hình 1. 4 Tinh thể rutile trong tự nhiên và cấu trúc tinh thể.................................... 16
Hình 1. 5 Cơ chế của phản ứng quang xúc tác của vật liệu TiO 2 khi đƣợc chiếu sáng.18

Hình 1. 6 Phổ hấp thụ của TiO2 tinh khiết và TiO2 pha N ở nhiệt độ khác nhau.....20
Hình 2. 1 Quy trình chế tạo vật liệu nano TiO2/SiO2 và N- TiO2/SiO2..................27
Hình 2. 2 Các hạt silicagel trƣớc khi phủ TiO2 (1), hạt silicagel phủ TiO2 (2),......27
Hình 2. 3 Mô hình hệ thống quang xúc tácTiO2/SiO2 quy mô phòng thí nghiệm...28
Hình 2. 4 Hình ảnh hệ thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm.................................28
Hình 3. 1 Phổ hấp thụ UV của 2,4-D……………..…....………………………….. 33
Hình 3. 2 Sắc đồ khảo sát pH pha động……………….…. ……………………….. 37
Hình 3. 3 Sắc đồ khảo sát t lệ pha động ACN:H2O (v/v)………..........……………..39
Hình 3. 4 Sắc đồ khảo sát tốc độ dòng của pha động………………....…………….41
Hình 3. 5 Sắc ký đồ các nồng đô
2,4-D khác nhau từ 0,1µg/ml – 10,00 µg/ml.........45
Hình 3. 6 Đƣờng chuẩn 2,4-D theo diện tích peak.................................................. 46
Hình 3. 7 Hiệu suất rửa giải theo t lệ dung môi MeOH/Acetone và MeOH/H 2O....53
Hình 3. 8 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý mẫu........................................................... 55
Hình 3. 9 Độ chọn lọc 2,4-D của phƣơng pháp.......................................................56
Hình 3. 10 Sơ đồ các vị trí lấy mẫu tại 5 làng Cún Phèo, Piềng Cò, Xăm Khoe, Mai Hịch

và Vạn Mai thuộc huyện Mai Châu, Hòa Bình........................................................ 62
Hình 3. 11 Khả năng xử lý 2,4-D của các vật liệu với nguồn sáng UV...................64
Hình 3. 12 Khả năng xử lý 2,4-D của các vật liệu với nguồn ánh sáng huỳnh quang
................................................................................................................................. 66
Hình 3. 13 Khả năng xử lý 2,4-D của các vật liệu với nguồn ánh sáng mặt trời......67

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
HPLC
UV-VIS
ACAC
ACN
AC
DCM
MeOH
EtOH
TTIP
DEA
MB
2,4-D

BTNMT
HCBVTV
MDL


IDL
IQL
MQL
LLE
SPE


MỞ ĐẦU

Ngày nay sự phát triển kinh tế nông nghiệp đã làm gia tăng các tác động vào
môi trƣờng, làm cho môi trƣờng ngày càng trở nên ô nhiễm hơn và gây ảnh hƣởng
trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời. Đặc biệt việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp,
nhất là thuốc trừ cỏ đang là một trong những nguyên nhân gây ra những tác động
xấu đến đời sống.
2,4-D (2,4-Dicholorophenoxyacetic) là một loại thuốc diệt cỏ tán rộng đƣợc
tổng hợp từ các auxin. Hiện nay 2,4-D đƣợc sử dụng trong những hỗn hợp pha trộn
với các thuốc diệt cỏ khác có vai trò nhƣ một chất tăng cƣờng tác dụng diệt cỏ bảo
đảm năng suất và giảm thiểu tác hại đến cây trồng.
Để diệt cỏ dại, ngƣời dân đã phun trực tiếp chúng vào cỏ. Mức độ phân hủy
sinh học của 2,4-D rất thấp và do sử dụng quá liều lƣợng và tràn lan nên đã gây hậu
quả lớn đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt và đất. Khi phun trên kênh mƣơng,
hoạt chất tan theo nƣớc, chảy đến nơi khác và tích tụ trong thủy sinh và đất. Hoạt
chất trong thuốc trừ cỏ là loại cực độc song ch hấp thụ trong cây trồng một lƣợng
nhỏ, còn lại thấm vào đất và hòa tan vào nƣớc. Một số vùng núi nhƣ Hòa Bình, Hà
Giang ngƣời dân vẫn sử dụng nguồn nƣớc suối, sông là nguồn nƣớc chủ yếu cho
mục đích sinh hoạt, ăn uống, do vậy không tránh khỏi sự ảnh hƣởng của các loại
hóa chất này đến sức khỏe con ngƣời gây các bệnh hiểm nghèo, ung thƣ.
Từ thực trạng trên, đề tài nhận thấy việc phân tích, xác định chính xác nồng độ
2,4-D và xác định sự thay đổi nồng độ của nó trong môi trƣờng là rất cần thiết
nhằm đƣa ra đƣợc mức độ ảnh hƣởng của 2,4-D tới môi trƣờng sống của ngƣời
dân. Để phân tích chính xác nồng độ 2,4-D trong môi trƣờng, các phƣơng pháp
HPLC, GC, LC/MS, LC/MS/MS đã đƣợc sử dụng. Tuy nhiên trong những năm gần
đây, phƣơng pháp HPLC là phƣơng pháp tối ƣu nhất để phân tích hàm lƣợng 2,4D trong môi trƣờng nƣớc và đất. Phƣơng pháp này đã khắc phục đƣợc một số khó
khăn mà một số phƣơng pháp khác gặp phải nhƣ các hợp chất không bền nhiệt và
các hợp chất có tính chất hóa học tƣơng tự nhau. Do đó đề tài sử dụng phƣơng
pháp HPLC cho quá trình nghiên cứu
1

Để xử lý các hóa chất bảo vệ thực vật nói chung và hóa chất diệt cỏ nói riêng,
các công nghệ xúc tác, hấp phụ, sinh học đã đƣợc sử dụng. Tuy nhiên các phƣơng
pháp này sau xử lý thƣờng để lại sản phẩm phụ không mong muốn, chi phí đầu tƣ
lớn. Để tránh đƣợc vấn đề này, phƣơng pháp oxi hoá quang hoá sử dụng vật liệu
nano TiO2 đƣợc tập trung nghiên cứu, TiO 2 có thể quang hóa hoàn toàn các chất
đến sản phẩm cuối cùng, không độc hại, chi phí đầu tƣ và vận hành thấp và cho
hiệu quả cao.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá biến đổi hàm lượng 2,4-D trong
quá trình xử lý bằng vật liệu nano titan oxit phủ trên hạt silicagen” đƣợc nghiên
cứu và thực hiện.
Nội dung chính của đề tài:
+ Khảo sát, tối ƣu hóa thiết bị HPLC cho phép phân tích 2,4-D trong nƣớc.
+ Tối ƣu hóa quá trình xử lý xử lý mẫu 2,4-D
+ Phân tích xác định hàm lƣợng 2,4-D, xây dựng đƣờng chuẩn, quy trình

phân tích 2,4-D trong môi trƣờng nƣớc.
+ Sử dụng vật liệu TiO2 để xử lý 2,4-D với mẫu nƣớc tự tạo có chứa 2,4-D

trên hệ thử nghiệm đã chế tạo, đánh giá tính chất đặc trƣng cấu trúc vật liệu
+ Đánh giá khả năng xử lý 2,4-D của hệ thử nghiệm trong các điều kiện khác
nhau.

2


CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN
1.1 Hiện trạng sử dụng hóa chất diệt cỏ trên thế giới và Việt Nam
Hóa chất diệt cỏ ở nƣớc ta phần lớn đƣợc nhập khẩu hoặc bán ủy quyền,
đóng gói rồi bán ra thị trƣờng cho nông dân. Việt Nam nhập khẩu các hóa chất này
từ các nƣớc: Đức, Nhật, Thụy Sĩ, Mỹ, Ấn Độ, Đài Loan, Singapo, Thái Lan và

Malaixia và phần lớn từ các công ty hóa chất lớn nhƣ Syngenta, Mosanto, Baier,
Du-pont, v.v. Lƣợng thuốc trừ cỏ tại Việt Nam đang tăng quá nhanh, danh mục
thuốc trừ cỏ đƣợc phép sử dụng đến năm 2013 đã lên tới 1,643 hoạt chất, trong khi
các nƣớc trong khu vực ch có khoảng từ 400 đến 600 loại hoạt chất nhƣ Trung
Quốc 630 loại, Thái Lan Malaysia 400-600 loại[6].
Theo báo cáo Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng cho biết, nếu nhƣ trƣớc năm 1985
khối lƣợng thuốc trừ cỏ dùng hàng năm khoảng 6.500 - 9.000 tấn thì trong 03 năm
gần đây hàng năm Việt Nam nhập và sử dụng từ 70.000 - 100.000 tấn, tăng gấp hơn
10 lần. Hầu hết thuốc trừ cỏ tại Việt Nam đều phải nhập khẩu từ nƣớc ngoài. Từ
năm 2006 đến nay, Việt Nam nhập khẩu bình quân trên 70.000 tấn thành phẩm hàng
năm với trị giá từ 210 - 774 triệu USD. Trên 90% thuốc trừ cỏ đƣợc nhập khẩu từ
Trung Quốc[6]. Bên cạnh đó, còn có một lƣợng lớn thuốc trừ cỏ nhập lậu chƣa
kiểm soát đƣợc. Qua những con số trên có thể thấy Việt Nam là một trong số những
nƣớc có lƣợng tiêu thụ thuốc bảo vệ thực vật rất lớn. Mới đây ngày 8/2/2017, Bộ
trƣởng Bộ NNPTNT đã ký, ban hành Quyết định số 278/QĐ-BNN - BVTV về việc
loại bỏ thuốc BVTV chứa hoạt chất 2,4D ra khỏi danh mục thuốc BVTV đƣợc phép
sử dụng ở Việt Nam
Hóa chất diệt cỏ đƣợc sử dụng trong hầu hết các hoạt động nông nghiệp nhƣ
trồng lúa, ngô, khoai, sắn, v.v[1]. Không thể phủ nhận là hóa chất trừ sâu bệnh, nấm và
diệt cỏ có vai trò quan trọng trong việc bảo đảm năng suất cây trồng, giảm thiểu công
lao động cho nông dân nhƣng việc lạm dụng, phụ thuộc và dùng sai cách, sai liều
lƣợng hóa chất trừ sâu bệnh, nấm và diệt cỏ là một thực tế diễn ra phổ biến hiện nay
trong trồng trọt, đặc biệt khi ngƣời nông dân dùng các loại hóa chất có độ độc cao.
Theo điều tra mới đây của các tổ chức phi chính phủ đã phát hiện tại 3 t nh Phú

3


Thọ, Nam Định và An Giang về dƣ lƣợng hóa chất diệt sâu, bệnh, nấm và diệt cỏ
trong đất, nƣớc do ngƣời dân dùng hỗn hợp nhiều loại thuốc có cùng hoạt chất để

phun 1 lần thay vì phải phun thành nhiều lần trong đợt. Từ ô nhiễm đất, nƣớc trên
bề mặt khi dùng quá nhiều trong thời gian dài sẽ dẫn tới ô nhiễm nguồn nƣớc dƣới
đất.
1.2.Tổng quan về 2,4-D
1.2.1. Tính chất lý, hóa học của 2,4-D
2,4-D là tên gọi tắt của Dichlorophenoxyacetic acid có công thức hóa học là
C8H16Cl2O3, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 1.1
2,4-D có khối lƣợng phân tử 221,04g/mol, ở dạng tinh khiết 2,4-D dạng bột
có mầu trắng đến mầu vàng. Đây là chất vô cơ khó chuyển hóa, mức độ tồn dƣ
0

0

trong sản phẩm cao. Nhiệt độ nóng chảy là 140,5 C và nhiệt độ bay hơi là 160 C. Ở
0

nhiệt độ 25 C 2,4-D có thể đƣợc hòa tan tới hàm lƣợng 900mg/L.

Công thức hóa học
Khối lƣợng phân tử
Khả năng hòa tan
Nhiệt độ nóng chảy
Mật độ
Mật độ số lƣợng lớn
Điểm sôi

4


Hình 1. 1 2,4-Dichlorophenoxyacetic

1.2.2. Cơ chế gây độc của 2,4-D
2,4-D là một auxin tổng hợp, đƣợc thẩm thấu qua lá sau đó di chuyển vào bộ
phận sinh trƣởng của tế bào thực vật, kích thích quá trình phát triển của thực vật.
Ngƣời ta dùng 2,4-D ở nồng độ 5-10ppm, nhƣng 2,4-D ở nồng độ cao lại là chất
diệt cỏ. Khi là chất diệt cỏ nó lại có tác dụng phá hoại các màng tế bào và màng
sinh chất, ức chế quang hợp, xáo trộn quá trình sinh trƣởng, ngừng trệ quá trình
phân bào, ngăn cản các quá trình tổng hợp của cỏ, còn cây trồng khác không bị hại
Thuốc trừ cỏ hoạt chất 2,4 D (trong danh mục thuốc bảo vệ thực vật đƣợc
phép sử dụng ở Việt Nam có 21 tên thƣơng mại nhƣ AD 600DD, Anco 720DD,
Rada 80WP) thƣờng sử dụng ở dạng muối Natri(Na), amine và ester. Muối 2,4-D
dimethyl amine độc với mắt, xếp vào nhóm độc I, các 2,4-D khác xếp vào nhóm độc
II. Về độ độc cấp tính đối với động vật máu nóng, trị số LD50( liều lƣợng ít nhất có
thể gây chết tức thời 50% số cá thể đối với chuột) của 2,4-D là 699mg/Kg, muối Na
là 500-805mg/Kg, muối Dimethyl amine là 949mg/Kg, các ester khác là 896mg/Kg.
Dƣ lƣợng tối đa cho phép của 2,4-D mà không gây hại đến cơ thể ngƣời và vật
nuôi khi ăn hạt lúa là 0,5mg/Kg. Thời gian cách ly của 2,4-D đƣợc quy định từ ngày
phun thuốc lần cuối đến ngày thu hoạch đối với hạt lúa là 42 ngày …
Trong các sản phẩm 2,4-D thƣờng có Chlorophenol không đƣợc tổng hợp
hết (gọi là phenol tự do) tạo nên mùi nặng khó chịu của 2,4-D. Trong tự nhiên,
chlorophenol tồn tại tƣơng đối lâu và có thể chuyển hóa thành chất Dioxin. Chất
Dioxin có khả năng kích thích tế bào ung thƣ phát triển, gây đột biến tế bào và dị
dạng cơ thế ngƣời và động vật máu nóng[1]. Theo quy định của tổ chức y tế thế
giới, hàm lƣợng chlorophenol trong các chế phẩm 2,4-D dùng trong nông nghiệp
5


không đƣợc vƣợt quá 0,3% (3g/Kg). Con ngƣời hấp thụ 2,4-D thông qua đƣờng
tiêu hóa : ăn các thực phẩm có chứa 2,4-D hoặc uống nƣớc tại vùng bị nhiễm 2,4-D,
khi vào cơ thể 2,4-D tấn công các tế bào gan, thận, cơ và não[2].
1.3. Các kỹ thuật lấy mẫu, bảo quản, xử lý và phân tích mẫu xác định 2,4-D

trong mẫu nƣớc
1.3.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu
Phƣơng pháp lấy và bảo quản mẫu phải đảm bảo các yếu tố: tính đại diện
cho đối tƣợng đƣợc đánh giá ô nhiễm, loại bỏ các yếu tố nhiễm bẩn (nhiễm bẩn
chéo, nhiễm bẩn từ dụng cụ lấy và bảo quản mẫu và nhiễm bẩn từ môi trƣờng),
không làm thay đổi các đặc tính lý hóa của mẫu, bảo vệ môi trƣờng và an toàn cho
ngƣời lấy mẫu. Do đó, phƣơng pháp lấy và bảo quản mẫu trong báo cáo này đƣợc
thực hiện dựa trên TCVN 6663-6:2008 (ISO 5667-6:2005) đối với lấy mẫu ở sông
và suối, bảo quản theo TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003).
Mẫu đƣợc bảo quản tốt nhất ở điều kiện lạnh (5°C) ngay sau khi lấy mẫu và
trong suốt quá trình vận chuyển mẫu đến phòng thí nghiệm. Để mẫu có điều kiện
bảo quản tốt nhất trong thời gian vận chuyển về phòng thí nghiệm, toàn bộ các mẫu
đƣợc thu thập tại các địa điểm đƣợc bảo quản trong thùng chứa mẫu chuyên dụng
của hãng Coleman có đá khô (carbon dioxide rắn) và dán nhãn đầy đủ.
1.3.2. Các kỹ thuật xử lý mẫu
Trong quá trình phân tích mẫu, xử lý mẫu là khâu hết sức quan trọng ảnh
hƣởng lớn đến độ chính xác của kết quả phân tích. Xử lý mẫu không triệt để dễ gây
mất mẫu. Trong xác định hàm lƣợng các chất trừ sâu diệt cỏ, các kỹ thuật xử lý mẫu
hay áp dụng nhƣ kỹ thuật chiết và tách chiết trong phân tích sắc kí.
Để tách đƣợc chất cần phân tích ra khỏi nền mẫu, các dung môi đƣợc sử
dụng phải có tính chất phù hợp với chất cần phân tích. Do đó, ngƣời ta thƣờng sử
dụng một hỗn hợp dung môi để tối đa hóa đƣợc lƣợng chất phân tích có thể tách
chiết, giảm độ nhiễu của đƣờng nền và tăng khả năng định lƣợng của phép phân
tích. Một số kỹ thuật hiện hay dùng để tách các chất hữu cơ thuộc nhóm trừ sâu diệt
6


cỏ là: kỹ thuật chiết lỏng lỏng, kỹ thuật chiết pha rắn, kỹ thuật chiết Soxhlet, chiết
bằng rung lắc cơ học, kỹ thuật chiết lỏng áp suất cao, kỹ thuật chiết vi sóng, kỹ
thuật chiết siêu âm, kỹ thuật chiết lỏng siêu tới hạn, kỹ thuật pha loãng dung môi,…

Tuy nhiên, trong xác định hàm lƣợng các chất trừ sâu diệt cỏ từ nền mẫu nƣớc, các
kỹ thuật xử lý mẫu thƣờng đƣợc áp dụng là kỹ thuật chiết lỏng lỏng và chiết pha
rắn trong phân tích sắc kí.
Kỹ thuật chiết bằng rung lắc cơ học
Kỹ thuật rung lắc cơ học tận dụng sự xoáy trộn của dòng dung môi để gia
tăng sự tƣơng tác của nền mẫu với dung môi chiết sử dụng, từ đó chất phân tích có
thể đƣợc chiết triệt để vào dung môi. Phƣơng pháp này yêu cầu thời gian phân tích
dài do tốc độ máy lắc thƣờng không cao.
Kỹ thuật chiết bằng siêu âm
Sử dụng năng lƣợng của sóng siêu âm đƣợc cung cấp từ thiết bị để chiết
mẫu cũng hay đƣợc áp dụng. Năng lƣợng của sóng siêu âm có tác dụng phá vỡ cấu
trúc ban đầu của mẫu, cắt đứt liên kết giữa chất phân tích và nền mẫu, phân bố lại
chúng vào dung môi hữu cơ chiết sử dụng. Kỹ thuật chiết này thƣờng áp dụng với
một số chất phân tích bền nhƣ chlorobenzen, PCB s, PBDE…và không nên áp dụng
đối với đối tƣợng nhƣ thuốc trừ sâu cơ photpho, chất hữu cơ dễ bay hơi
Kỹ thuật chiết lỏng siêu tới hạn
Phƣơng pháp chiết này đƣợc sử dụng trong quá trình chiết tổng hidrocacbon
trong dầu mỏ, PAHs, PCBs và thuốc trừ sâu nhóm clo hữu cơ từ nền mẫu rắn chẳng
hạn nhƣ đất, bùn và chất thải. Kĩ thuật chiết lỏng siêu tới hạn (SFE) sử dụng CO2
(có hòa lẫn một lƣợng rất nhỏ dung môi chiết) để tách chất phân tích ra khỏi nền
mẫu, phân bố vào dung môi chiết sau đó. Phƣơng pháp chiết SFE tự động và cho
thời gian chiết tƣơng đối nhanh. Tuy nhiên, phƣơng pháp này bị giới hạn bởi số
lƣợng chất phân tích có thể áp dụng và các thiết bị đắt tiền của phƣơng pháp, kích
thƣớc mẫu sử dụng phải đủ nhỏ để sử dụng phƣơng pháp.
Kỹ thuật chiết lỏng áp suất cao
7


Phƣơng pháp chiết lỏng áp suất cao đƣợc sử dụng để chiết các chất hữu cơ
không bay hơi hoặc bán bay hơi từ nền mẫu rắn chẳng hạn nhƣ đất, bùn khô và các

chất thải rắn khác. Mẫu rắn đƣợc nghiền nhỏ, sau đó trộn đều với Na 2SO4 khan,
hỗn hợp này đƣợc chuyển toàn bộ vào buồng chiết mẫu và đƣợc chiết liên tục dƣới
áp suất cao bầng các lƣợng nhỏ dung môi. Dịch chiết sau đó đƣợc gộp lại và làm
giàu, chuyển dung môi nếu cần thiết. Phƣơng pháp chiết lỏng áp suất cao là
phƣơng pháp chiết mẫu nhanh với hiệu suất chiết cao, lƣợng dung môi sử dụng nhỏ
nhƣng không đƣợc ứng dụng rộng rãi do giá thành của thiết bị chiết cao.
Kỹ thuật chiết lỏng lỏng (LLE)
Nguyên tắc: Phƣơng pháp dựa trên cơ sở sự phân bố của chất phân tích vào
hai pha lỏng (2 dung môi) không trộn lẫn đƣợc vào nhau ( trong hai dung môi này
có thể một dung môi có chứa chất phân tích) đƣợc để trong một dụng cụ chiết nhƣ
phễu chiết, bình chiết.
Điều kiện chiết:
-

Dung môi chiết phải tinh khiết cao để không làm nhiễm bẩn thêm các
chất phân tích vào mẫu.

-

Dung môi chiết phải hòa tan tốt các chất phân tích, nhƣng lại không
hòa tan tốt với các chất khác có trong mẫu.

-

Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn để cho sự chiết đƣơc triệt để.

-

Cân bằng chiết nhanh đạt đƣợc và thuận nghịch để giải chiết đƣợc tốt

-

Phải chọn môi trƣờng pH thích hợp

-

Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình chiết xảy ra đƣợc tốt

-

Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá
trình

Ưu và nhược điểm của phương pháp chiết:
-

Dùng đƣợc cho cả chiết phân tích và sản xuất tách chiết lƣợng lớn

-

Lấy riêng biệt chất phân tích, loại đƣợc các chất ảnh hƣởng nhất
là chất nền của mẫu
8


-

Thích hợp cho làm giàu lƣợng nhỏ chất phân tích

-

Phục vụ cho cả chiết các chất vô cơ và các chất hữu cơ

-

Sản phẩm chiết phù hợp đƣợc cho nhiều phƣơng pháp phân tích

-

Hệ số chiết thƣờng cao và ổn định

-

Tuy nhiên với những mẫu có thành phần nền phức tạp xuất hiện
nhũ tƣơng sau khi lắc chiết, gây khó khăn trong việc tách pha
thành 2 lớp

-

Giá thành phƣơng pháp tăng

-

Thƣờng tạo ra nhiều tạp chất hơn trong dung dịch chiết

-

Ch thích hợp sử dụng ở quy mô phòng thí nghiệm

Kỹ thuật chiết pha rắn (SPE)

Nguyên tắc: Phƣơng pháp là quá trình phân bố chất tan giữ hai pha lỏng-rắn,
pha rắn có thể là hạt silicagel, các polymer hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion
hay than hoạt tính. Quá trình chiết có thể thực hiện ở điều kiện tĩnh hay động. Các
chất bị giữ lại trên pha rắn có thể đƣợc tách ra bằng cách rửa giải với dung môi
thích hợp. Thông thƣờng, thể tích cần thiết để rửa giải hoàn toàn chất phân tích luôn
nhỏ hơn rất nhiều so với thể tích dung dịch mẫu ban đầu, vì thế mẫu cần đƣợc làm
giàu.
Điều kiện chiết:
-

Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết) phải có tính chất
hấp thụ hay trao đổi chọn lọc với một chất, hay một nhóm chất phân
tích nhất định, tức là tính chọn lọc của pha tĩnh chiết.

-

Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo yêu cầu
của cấp hàm lƣợng phân tích.

-

Hệ số phân bố nhiệt động Kfb của cân bằng chiết phải lớn, để có đƣợc
hiệu suất chiết cao.

-

Quá trình chiết phải xẩy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhƣng
không có tƣơng tác phản ứng hoá học làm mất hay hỏng pha rắn và
chất phân tích.
9

-

Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải đƣợc
tốt chất phân tích ra khỏi pha chiết bằng một pha động phù hợp.

-

Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi
bất kỳ từ nguồn nào.

-

Sự chiết phải đƣợc thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp, phải
lặp lại đƣợc tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện thì càng tốt.

Ưu và nhược điểm của phương pháp chiết:
-

Có tính chọn lọc đối với một nhóm hợp chất phân tích

-

Cân bằng chiết nhanh đạt đƣợc và có tính thuận nghịch

-

Thích hợp cho mẫu lƣợng nhỏ và phân tích lƣợng vết các chất

-

Thao tác đơn giản và nhanh hơn các kỹ thuật chiết khác

-

Trong quá trình chiết luôn luôn có cả sự làm giầu chất phân tích

-

Chất chiết pha rắn không đắt

-

Tuy nhiên nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là tốn rất nhiều mẫu

-

Độ chọn lọc không cao đối với một chất phân tích

Do điều kiện phòng thí nghiệm và các ƣu điểm của phƣơng pháp chiết lỏng
lỏng nhƣ độ ổn định cao, độ lặp lại tốt, chi phí thấp, thao tác thực hiện đơn giản nên
đề tài đã chọn phƣơng pháp chiết lỏng lỏng là phƣơng pháp xử lý mẫu cho quá
trình nghiên cứu
1.3.3.Phương pháp phân tích 2,4-D
Trên thực tế các nhóm chất diệt cỏ phenoxyaxetic axit và các dẫn xuất của nó
đƣợc phân tích định lƣợng bằng hai phƣơng pháp chính đó là sắc kí lỏng hiệu năng
cao (HPLC) hoặc sắc kí khí sử dụng các detecto tử ngoại (UV), nhiệt phun (TS),
khối phổ (MS), hoặc là cộng kết điện tủ (ECD). Phân tích đƣợc các chất trong
nhóm này có quy trình khá phức tạp. Chất phân tích thƣờng phải đƣợc chiết ra từ

nền bằng các phƣơng pháp nhƣ chiết lỏng lỏng, chiết pha rắn….Sau đó đƣợc loại
tạp chất, rồi cô về thể tích nhỏ và đƣa vào phân tích[11].
Phƣơng pháp sắc kí khí
10


Phƣơng pháp phân tích 2,4-D bằng thiết bị sắc kí khí dùng detector cộng kết
điện tử (ECD). Nguyên tắc hoạt động của detector cộng kết điện tử (ECD) là: Đầu
3

3

dò bao gồm một nguồn ion hóa chƣa nguồn phóng xạ (Ti H, Sc H ƣa chuộng nhất
là

63

Ni) phát ra tia β. Trong quá trình phân tích, dòng khí N 2 hay Ar đi vào trong tế

bào nơi đó có chứa khí đƣợc ion hóa bởi tia β và giải phóng ra các điện tử tự do, do
vậy luôn có dòng điện cố định gọi là dòng chuẩn. Đầu dò ECD là đầu dò chọn lọc
nhạy đối với các hợp chất chứa nguyên tố có độ âm điện lớn nhƣ: O, N, F, Cl, S hay
–

-

những nhóm chức có độ âm điện lớn NO2, CN… Đây là loại đầu dò phổ biến để
xác định các hợp chất thuốc trừ sâu hữu cơ và các hợp chất chứa halogen trong mẫu
môi trƣờng, mẫu nông thủy hải sản, mẫu thực phẩm chế biến[5].
Chất diệt cỏ 2,4-D trong rau quả đã đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp sắc kí

khí theo TCVN 8322:2010 đạt hiệu suất thu hồi từ 70-110%, giới hạn định lƣợng
của phƣơng pháp là 0,01mg/kg.
Tác giả Lê Văn Nam[8] đã phân tích dƣ lƣợng thuốc trừ có 2,4-D trong
nƣớc biển bằng phƣớng pháp sắc kí khí cho hiệu suất thu hồi từ 73-75%, giới hạn
phát hiện và giới hạn định lƣợng đƣợc là 0,017µg/L và 0,056µg/L.
Rana Jit Purkayastha[23] đã sử dụng phƣơng pháp phƣơng pháp sắc ký khí
với detector bắt điện tử để xác định đồng thời 2,4-D, 2,4,5-T trong đất và nƣớc đạt
độ thu hồi cao, độ nhạy từ 0,03 – 0,05 ppm.
Tác giả Smith AE[25] đã phân tích hàm lƣợng 2,4-D trong lúa mì bằng
phƣơng pháp sắc ký khí sử dụng detector ECD đạt hiệu quả cao, khi thử nghiệm
mẫu liên phòng cho độ chụm từ 83 – 88%.
Phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao
Chất diệt cỏ 2,4-D trong nƣớc đã đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp sắc ký
lỏng hiệu năng cao theo USEPA(2007)-Method 8321B với hiệu suất là 91-103% và
độ lệch chuẩn là 6% với n bằng 7. Phƣơng pháp này còn dùng để phân tích các chất
khác trong nhóm trừ cỏ phenolxyacetic axit.
Ngoài ra các nhóm chất phenolxyacetic axit trong cả hai đối tƣợng đất và
11


nƣớc cũng đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao sử dụng
detector tử ngoại (UV) hoặc nhiệt phun, hoặc khối phổ theo TCVN 6134 : 2009.
Phƣơng pháp này hoàn toàn tƣơng đƣơng với Method 8321B của cơ quan bảo vệ
môi trƣờng Hoa Kỳ. Ở phƣơng pháp này, mẫu nƣớc đƣợc chiết bằng dung môi
dietyl ete sau đó đƣa về dung môi acetonnitril trƣớc khi chạy máy. Phƣơng pháp có
độ thu hồi từ 90 đến 103%, với độ chụm từ 17 đến 31%, giới hạn phát hiện xác định
đƣợc đối với 2,4-D là 0,29mg/L.
Trong nghiên cứu công bố năm 1981, tác giả Craig W.Vaughan và các đồng
nghiệp[26] đã phân tích nhanh 2,4-D trong nƣớc bằng phƣơng pháp HPLC/UV sau
khi chiết chất phân tích ra khỏi nền mẫu bằng phƣơng pháp chiết lỏng lỏng sử dụng

dung môi methylene chloride. Phƣơng pháp có độ thu hồi tốt nằm trong khoảng từ
91-120%.
Các tác giả Cristina Aprea, Gianfranco Sciarra, Nanda Bozzi, and Liana
Lunghini[13] đã nghiên cứu phân tích hàm lƣợng 2,4-D trong mẫu nƣớc tiểu của
con ngƣời bằng phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) sử dụng dung môi
chiết là Dichloromethane với giới hạn phát hiện là 0,015mg/L. Độ chụm của
phƣơng pháp trong khoảng 7,2-8,3% và hiệu suất thu hồi trong khoảng 81,4-85,3%.
Năm 2015 các tác giả Vũ Bình Dƣơng, Phạm Văn Hiển[12] đã nghiên cứu
xây dựng thành công phƣơng pháp định lƣợng tồn dƣ acid 2,4-Dichlorophenoxy
acetic trong ch thực bằng sắc kí lỏng hiệu năng cao.
Năm 2018 Chen, XiaoZhang và các cộng sự[15] đã sử dụng phƣơng pháp
sắc kí lỏng hiệu năng cao kết hợp detector UV để xác định hàm lƣợng 2,4-D trong
huyết thanh của chuột đực và chuột cái. Các mẫu huyết thanh đƣợc tiền xử lý và
đƣa vào hệ thống HPLC. Các chất phân tích đƣợc phân tách trong cột XDB-C18
với pha di động axetonitril và 0,02 M amoni axetat (chứa 0,1% axit formic) với tốc
độ dòng là 1,0 mL/phút. Bƣớc sóng để phát hiện UV đƣợc đặt ở bƣớc sóng 230
nm. Khoảng tuyến tính cho 2,4-D đƣợc xây dựng trong khoảng từ 0,1-400 mg / L.
Phƣơng pháp này đã đƣợc áp dụng thành công để nghiên cứu dƣợc động học của
2,4-D ở chuột trong nghiên cứu này.
12


O.P. de Amarante và các cộng sự[22] đã nghiên cứu thành công phƣơng pháp
xác định 2,4-D và 2,4-DCP trong các mẫu đất bằng phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu
năng cao vào năm 2003. Hiệu suất thu hồi dao động trong khoảng 85-111% đối với
2,4-D và khoảng 95-98% đối với 2,4-DCP. Với cả hai hợp chất giới hạn định lƣợng
đều là 0,1mg/Kg.
Cũng với phƣơng pháp phân tích bằng sắc kí lỏng hiệu năng cao(HPLC) kết
hợp detector UV, Velkoska-Markovska , B. Petanovska-Ilievska[27] đã nghiên cứu
xác định đƣợc hoạt tính 2,4-D trong các công thức thuốc trừ sâu Monosan Herbi và

DMA-6. Phƣơng pháp cho hiệu suất thu hồi cao trong khoảng 98,16-101,38%, với
độ lệch chuẩn tƣơng đối RSD≤ 1,18%.
Phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao khối phổ MS/MS đã đƣợc Narong
Chamkasema, Cynthia Morrisa[21] nghiên cứu phát triển để xác định 2,4-D trong
đậu tƣơng và ngô sử dụng cột pha đảo. Phƣơng pháp đã thủy phân kiềm với NaOH
để chuyển đổi tất cả các dạng 2,4-D thành muối trƣớc khi chiết bằng Acetonitril.
Chiết xuất axetonitril đƣợc pha loãng 1: 1 bằng nƣớc và đƣợc lọc trƣớc khi phân
tích bằng HPLC-MS / MS ở chế độ âm. Độ thu hồi trung bình của phƣơng pháp dao
động trong khoảng 86% đến 107% với độ lệch chuẩn tƣơng đối nhỏ hơn 10%.
Nhƣ vậy, hiện nay phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao là một trong
những phƣơng pháp tối ƣu nhất để phân tích hàm lƣợng 2,4-D trong nƣớc. Đây là
một phƣơng pháp đƣợc ứng dụng nhiều nhất trong những năm gần đây, áp dụng để
tách và nhận dạng xác định hoàng loạt các chất mà một số phƣơng pháp trƣớc đây
gặp nhiều khó khăn nhƣ các hợp chất không bền với nhiệt, các hợp chất có tính chất
hóa học tƣơng tự nhau.
Sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phƣơng pháp chia tách trong đó pha động
là chất lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn đã đƣợc phân chia dƣới dạng tiểu
phân hoặc một chất lỏng phủ lên một chất mang rắn hay một chất mang đã đƣợc
biến đổi bằng liên kết hoá học với các nhóm chức hữu cơ. Quá trình sắc ký lỏng dựa
trên cơ chế hấp phụ, phân bố, trao đổi ion hay phân loại theo kích cỡ (rây phân tử).

13


Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích
lên 2 pha, một pha đứng yên có khả năng hấp thu chất phân tích đƣợc gọi là pha
tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là pha động. Do các cấu tử chất phân tích
có ái lực khác nhau với pha tĩnh nên chúng di chuyển khác nhau và tách ra khỏi
nhau.
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng thiết bị phân tích sắc kí lỏng hiệu

năng cao HPLC với detector UV, cột phân tích C18 (Inertsil ODS-3
150mm×2,2mm), bơm Alltech 426 HPLC Pump, cổng bơm Rheodyne 9725i, bộ
điều khiển NCI 900, Penelson, phần mềm xử lý số liệu Total Chrom Workstation,
Version 6.3.2 (PerkinElmer).
1.4. Phân hủy 2,4 - D trong môi trƣờng bằng xúc tác quang hóa
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp khác nhau để giảm thiểu và loại bỏ thuốc trừ
cỏ trong môi trƣờng nƣớc nhƣ phƣơng pháp oxy hoá, xúc tác sinh học[10],
phƣơng pháp vật lý (hấp thụ), v.v. Phƣơng pháp hấp thụ trên đất sét hoặc lọc
cacbon hiệu quả không cao và cần nhiều công đoạn. Nếu sử dụng vi khuẩn để phân
hủy thuốc trừ cỏ thì thời gian tiến hành lâu. Phƣơng pháp phân hủy quang hóa sử
dụng nguồn sáng UV và xúc tác đã đƣợc sử dụng nhiều hơn so với các phƣơng
pháp nêu trên do hiệu suất và tính chọn lọc cao, quy trình thực hiện đơn giản.
Xúc tác quang hóa là quá trình tăng cƣờng phản ứng quang hóa với sự có mặt
của cơ chế xúc tác, ánh sáng đƣợc hấp thụ bởi vật liệu hấp thụ (chủ yếu là chất bán
dẫn nhƣ oxit kim loại...). Trong quá trình xúc tác, khi có sự kích thích của ánh sáng
trong vật liệu hấp phụ sẽ tạo ra cặp điện tử - lỗ trống và có sự trao đổi electron giữa
các chất bị hấp phụ thông qua cầu nối là chất bán dẫn, quá trình này tạo ra gốc tự do
hydroxyl. Các phản ứng quang hóa
●

H2O2 (hv) → 2 OH λ = 220 nm UV/ H2O2
●

H2O + O3 (hv) → 2 OH λ = 253.7 nm UV/ O3
-

+

TiO2 (hv) → e + h λ> 387.5 nm

14